"Jag kommer att sakna mina supportrar i Cincinnati som jag ser fram emot att träffa varje sommar. Jag planerar att vara tillbaka på banan väldigt snart", säger Williams i ett uttalande.
Hennes syster Venus Williams samt världsfyran Sofia Kenin kommer inte heller att delta. Även Kenin dras med skadebekymmer.
"Jag rehabiliterar mig i förhoppning om att kunna spela US Open senare den här månaden. Jag känner att ytterligare en vecka av rehab är nödvändig", säger hon.
Det gavs ingen anledning till varför Venus Williams väljer att drar sig ur.
Sedan tidigare har Novak Djokovic och Roger Federer lämnat återbud på herrsidan.
Turneringen i Cincinnati är en av förturneringarna inför US Open som inleds den 30 augusti.